机车车辆轴箱结构静强度与模态分析

刘楠，傅茂海，金鑫，王平

(西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031)

轴箱装置是铁道机车车辆转向架的重要零部件之一，将轮对和构架联系在一起，传递各个方向的作用力。轴箱定位装置不仅对车辆系统动力学性能有重要影响，在实际运行中还会影响到车辆的运行安全性、稳定性。

在实际运用中，轴箱结构同时受到静载荷和动载荷的作用。对于新设计的轴箱结构，必须确保其在运用载荷作用下具有足够的承载能力，保证其在使用期间内的安全性和可靠性；由于轴箱是簧下质量,因此在保证强度和刚度的同时，还应尽可能减小自身结构质量，充分发挥结构的整体承载能力。轴箱结构中的轴承孔、腹板、加强筋等结构均属于易发生振动的部位，轴箱的振动特性是结构承受动载荷的重要参数。

利用有限元分析软件ANSYS对轴箱结构进行了静强度与模态分析，依据UIC、EN等标准对轴箱的静强度性能进行了评定；通过模态分析，获得了轴箱结构的固有频率和振型，为了解结构的薄弱环节、动态性能评定及结构综合强度性能的评定提供依据。

1 轴箱静强度分析

a) 轴箱模型

为保证几何模型和有限元模型尺寸的一致性，在ANSYS中建立几何模型。该轴箱为整体铸造件，且沿三个方向均无对称结构，故应建立整体模型，建模时忽略了半径较小的铸造圆角和轴承孔下部的漏水孔。轴承孔内部结构如图1所示。

图1 轴箱部分模型

b) 静强度分析载荷确定

根据车辆的运行特点，依据UIC 510-3:1994以及EN 13749:2005中关于焊接构架进行模拟超常载荷静强度试验时的加载方式，确定轴箱的静强度载荷。……